Kako samo jedu stiropor – na koji način crvi mogu da nam pomognu u reciklaži plastike

Brašnari se pridružuju redovima male grupe insekata za koje je utvrđeno da su sposobni da razlažu plastiku koja zagađuje prirodu, iako je ovo prvi put da je otkriveno da vrsta insekata poreklom iz Afrike ima tu sposobnost.

Polistiren, obično poznat kao stiropor, je plastični materijal koji se široko koristi u prehrambenoj, elektronskoj i industrijskoj ambalaži. Teško se razlaže jer je veoma izdržljiv. Tradicionalne metode recikliranja – poput hemijske i termičke obrade – su skupe u ovom slučaju, i mogu uzrokovati dodatno zagađenje. Zato naučnici konstantno istražuju druge, biološke metode upravljanja ovim postojanim otpadom.

Fatija Kamis, viša naučnica iz Međunarodnog centra za fiziologiju i ekologiju insekata kaže da je sa timom istraživača otkrila da larve kenijskog malog brašnara mogu jesti polistiren jer u svom digestivnom sistemu imaju  bakterije koje pomažu u razgradnji ovog materijala.

Mali brašnasti crv je zapravo larva alfitobius tamne bube. Period larve traje između osam i 10 nedelja. Mali brašnasti crv se uglavnom nalazi u objektima za uzgoj živine koji su topli i mogu ponuditi stalnu zalihu hrane – idealne uslove za njihov rast i razmnožavanje.

„Iako se smatra da potiču iz Afrike, mogu se naći u mnogim zemljama širom sveta. Međutim, vrste koje smo identifikovali u našoj studiji mogu biti podvrsta roda alfitobius. Sprovodimo dalju istragu kako bismo potvrdili ovu mogućnost“, rekla je Kamisova.

„Naša studija je takođe ispitala crevne bakterije ovih insekata. Želeli smo da identifikujemo bakterijske zajednice koje mogu podržati proces degradacije plastike“, dodaju istraživači.

Nivoi zagađenja plastikom su na kritično visokim nivoima u nekim afričkim zemljama. Iako je plastični otpad veliki globalni problem životne sredine, Afrika se suočava sa posebnim izazovom zbog visokog uvoza plastičnih proizvoda, male ponovne upotrebe i nedostatka reciklaže ovih proizvoda.

„Proučavanjem ovih prirodnih uništivača plastike, nadamo se da ćemo stvoriti nove alate koji pomažu da se plastični otpad razgradi brže i efikasnije. Možemo koristiti mikrobe i enzime koje oni proizvode u svojim telima po našuštenim fabrikama i deponijama gde obično žive“, napisali su naučnici.

Ključni nalazi

Istraživači su napravili eksperiment koji je trajao nešto više od mesec dana. Larve su hranjene ili sam polistirenom, sam mekinjama (hrana bogata hranljivim sastojcima) ili kombinacijom polistirena i mekinja.

Otkrili su da su larve crva brašnara na ishrani od polistirena i mekinja imali veću stopu preživljavanja od onih hranjenih samo polistirenom. Takođe su otkrili da su konzumirali polistiren efikasnije od onih na ishrani koja se bazirala samo na polistirenu. Ovo naglašava potrebu da insekti, kako bi efikasnije bili iskorišćeni za uništavanje plastike, treba da imaju ishranu bogatu hranljivim materijama.

U svakom slučaju, insekti bi mogli da jedu i samo polistiren jer se uglavnom sastoji od ugljenika i vodonika, što im može pružiti izvor energije.

Inače, larve brašnara koje su bile na kombinovanoj ishrani od polistirena i mekinja uspeli su da razbiju približno 11,7 procenata ukupnog polistirena koji im je dat, tokom probnog perioda (eksperimenta).

Uloga bakterija

Analiza creva crva brašnara otkrila je značajne promene u njihovom sastavu u zavisnosti od ishrane. Razumevanje ovih promena je ključno jer otkriva koji mikrobi su aktivno uključeni u razbijanje plastike. To bi trebalo da naučnicima bude od pomoći da izoluju specifične bakterije i enzime koji se mogu iskoristiti u naporima za razlaganje plastike.

Utvrđeno je da creva larvi hranjenih polistirenom sadrže veći nivo proteobacteria i firmicutes, bakterija koje se mogu prilagoditi različitim sredinama i razbiti širok spektar složenih supstanci.

Bakterije kao što su cluivera, lactococcus, citrobacter i klebsiella su takođe bile u prisutne kod crva u velikom broju a poznato je da proizvode enzime koji su sposobni za varenje sintetičke plastike. Važno je i da navedene bakterije nisu štetne za insekte ili životnu sredinu kada se koriste u velikim razmerama.

Obilje vrsta i brojnost bakterija ukazuje da one igraju ključnu ulogu u razbijanju plastike, a ne larve crva brašnara koji su im zapravo domaćini. Kada počnu da jedu plastiku, bakterije u njihovim crevima kreću u njenu razgradnju

„Nalazi podržavaju našu hipotezu da creva određenih insekata mogu omogućiti razgradnju plastike. Ovo je verovatno zato što bakterije u njihovim crevima mogu da proizvode enzime koji razgrađuju plastične polimere. Budućnost je u mogućnosti izolovanja ovih bakterija i enzima kako bi se stvorila rešenja za borbu sa plastičnim otpadom u većem obimu.

Šta je sledeće

Određene vrste insekata, kao što su žuti brašnasti crvi (tenebrio molitor) i supercrvi (zophobas morio), već su pokazale sposobnost da konzumiraju plastiku. Oni su u stanju da razbiju materijale poput polistirena uz pomoć bakterija u crevima.

„Naše istraživanje je jedinstveno jer se fokusira na vrste insekata poreklom iz Afrike, koje nisu opširno proučavane u kontekstu razgradnje plastike. Ovaj regionalni fokus je važan jer se insekti i uslovi životne sredine u Africi mogu razlikovati od onih u drugim delovima sveta, potencijalno nudeći nove uvide i praktična rešenja za zagađenje plastikom u Africi“, navode istraživači.

Sposobnost kenijskog malog brašnara da konzumira polistiren sugeriše da bi mogao da igra ulogu u smanjenju prirodnog otpada, posebno za vrste plastike koje su otporne na konvencionalne metode reciklaže.

Buduće studije bi se mogle fokusirati na izolaciju i identifikaciju specifičnih bakterijskih sojeva uključenih u degradaciju polistirena i ispitivanje njihovih enzima.

Istraživači se nadaju se da će otkriti da li se enzimi mogu proizvesti u obimu dovoljnom i praktičnom kako bi se koristili za organizovanu reciklažu otpada.

Pored toga, kako navode u timu naučnika, mogu se istraživati druge vrste plastike kako bi testirali svestranost ovog insekata za širu primenu u upravljanju otpadom.

Povećanje upotrebe malih crva brašnara za razgradnju plastike takođe bi zahtevalo strategije za obezbeđivanje zdravlja insekata u odnosu na produženu konzumaciju plastike, kao i procenu bezbednosti dobijene biomase insekata za stočnu hranu.

Članak je objavljen u časopisu The Conversation.